基于微纳操作的癌细胞多维信息检测与精准治疗

Characterization and modeling of cancer cells from multi-dimensions is essentially significant for the basic understanding of cancer pathogenesis, invasion and metastasis, and for the practical cancer evaluation, medicine development and precision therapy. This proposal aims to establish the multidimensional model of the cancer cells by addressing the following questions: (1) hybrid sound and optic microchip for high-throughput cancer cell identification and screening; (2) cancer cell multidimensional physical properties characterization; (3) elucidate the quantitative relations between the cell activities and physical properties; (4) investigate cancer cell’s migration and cycling model based on microchip simulator. To achieve the final goal, we will develop the integrated micro-nano robotic and microchip platform, characterize the physical properties of the cancer cell from multi-dimensions quantitatively and precisely, reveal cell’s physical response mechanism, take rectal cancer cell as sample to verify and optimize the cancel therapy model, and finally benefiting the high-throughput cancer cell screening, early detection, and precision therapy.

从多纬度对癌细胞信息进行检测并建立诊断模型，对于揭示癌细胞发生、生长与转移机制.，提出新的癌细胞筛选与诊断方法，实施精准治疗及其治疗效果评价意义重大。本项目基于微纳操作，通过微流控芯片、微纳操作技术，以结直肠癌为切入点，开展如下研究：1）声光微流控芯片高通量细胞筛选与检测方法，2）癌细胞高通量刺激响应与诊断模型，3）癌细胞物理刺激生物学响应机制与量化关联，4）循环肿瘤细胞、淋巴结微转移的微流控芯片检测模型与实验验证。拟从多维度、高通量角度，研究癌细胞物理刺激响应机制，通过结直肠癌及其淋巴结微转移精准治疗有效性验证，优化癌细胞的检测与诊断模型，最终为癌症快速筛选、检测和精准治疗提供新的思路和方法。

本研究通过微流控芯片与微纳操作方法，从多维度、高通量角度研究癌细胞的物理刺激响应机制，通过精准治疗有效性验证，为癌症的快速筛选和精准治疗提供新的思路和方法，以常见恶性肿瘤--结直肠癌为实验验证与研究对象，研究其生化特征与生物物理特征之间的联系，并通过对肿瘤周围淋巴结进行微流控检测，探究快速有效诊断淋巴结微转移的方法，对患者明确分期和精准化治疗提供有益思路。我们采用EpCAM、CD45联合流式细胞术检测方案检测了早期可切除胰腺癌患者中的外周血CTCs，发现所有PDAC 患者（100%）可以分离出与 EMT 相关的 CTC，这表明通过流式细胞术的检测方法是较为可靠的，同时也表明即使在 PDAC 的早期阶段也可能释放 CTC，并且可以作为早期的生物标志物进行检测；进一步完善微流控芯片-微纳操作技术，通过提高其检测的灵敏度及可操作性，为癌症快速筛选、检测和精准治疗提供方法。